Page 112 - 电力设备电气自动化控制技术研究

Research on Electrical Automation Control Technology for Power Equipment
电力设备电气自动化控制技术研究

的不确定性和复杂性问题，通过虚拟体与物理体信息的实时交互，使得二者之间
能及时掌握双方的变化并做出快速响应，从而提高了输变电设备全生命周期管理
的效率。

输变电设备数字孪生是以能源互联网数字孪生理论模型为指导，结合数字孪
生的成熟度进化提出的，其构建过程包括数字化建模、虚实感知交互、机理驱动
的仿真计算、数据驱动的智能分析及共享智慧 5 个阶段。首先，基于数字标识、
智能感知、全景建模等技术，在数字空间构建与物理实体相匹配的虚拟体，完成

数化任务，接着通过感知交互，完成物理实体与虚拟体的实时映射，实现互动过
程，之后利用动态模拟、实时诊断等方法精准掌握物理体的真实运行状态，随着
感知数据的不断丰富，对物理体的模拟也不断精准，从而达到先知、先觉状态，
再通过知识库自学习、智能控制等可实现虚拟体对物理体的控制，最后孪生体可

达到共智阶段，共享信息共同进化，从而完成输变电装备数字孪生的构建。
从输变电设备数字孪生的构建过程来看，其有如下基本特征：第一，虚实精
准映射。通过感知、建模等技术可完成对输变电设备设计、制造、运维等全生命
周期的数字化模拟，进而实现对输变电设备物理实体的数字化呈现、精准表达与

实时监测。第二，多源数据融合与驱动。数字孪生构建中的数据源于输变电设备
在设计、制造、运维等阶段的物理实体、虚拟体等，其涵盖设备设计数据、制造
数据、运维感知数据、仿真模拟数据、人工智能分析数据等。数字孪生集成并融
合了上述多源异构数据，进而驱动了建模仿真、大数据分析计算。第三，模型支

撑。数字孪生的核心是面向输变电设备的物理机理仿真模型和数据驱动分析模型，
通过模型计算可评估物理实体当前状况并了解其未来发展态势。第四，平台软件
定义。数字孪生的实现关键是面向输变电设备实体建立相对应的虚拟体，并在数
字孪生平台上以软件的方式模拟输变电设备全生命周期的动态行为，通过云边协

同计算，监测并智能控制输变电设备实体决策。第五，辅助决策。输变电设备数
字孪生的映射是双向的，一方面，虚拟体可基于历史和实时感知数据对物理体进
行行为模拟分析，另一方面，通过虚拟体的分析结果，可对输变电设备物理体进
行智能控制，并优化其决策依据，提升物理体的决策效率。

2. 输变电设备数字孪生系统架构
在能源互联网数字孪生理论模型的基础上，从输变电设备数字孪生的构建过
程出发，结合输变电设备的实际应用需求，提出输变电设备数字孪生构建的系统

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